数字通信 第四章
第四章 扰码与解码
f(x)为特征多项式。
f ( x) 1 x x
4
数字通信原理与技术
例：设计一个3阶的m序列发生器，并写出m序列一个 周期。已知x7+1=(x+1)(x3+x2+1)(x3+x+1) 解：第一步，求本原多项式 第二步，画出m序列发生器结构框图 第三步，写出m序列一个周期
数字通信原理与技术
R( j )
[ai ai j 0]的数目 [ai ai j 1的数目] p
j 0 m序列的自相关函数只有两种取值 1 (1和-1/p) ，可称为双值自相关序列。 R ( j ) 1 j0 p
m序列具有很好的自相关性。
数字通信原理与技术
5、功率谱密度
数字通信原理与技术
4.3 扰码与解扰
在数字信号的传输中，发送机往往要加扰码器， 相对应的接收端要加解扰器。 扰乱器起的作用是：如果输入数字序列是短周期 的，将把它按照某种规律变换（扰乱）为长周期，并 且使输出序列（以后将称为信道序列）中的过判决点 （在二进制中即过零点）接近码总数的一半。解扰器 在接收端将被扰乱后的序列还原为输入发送机的数字 序列（消息）。 最简单的扰码方法是在输入数字序列上加一个最 长线性移位寄存器序列，使前者变换为信道序列；相 应地在接收端从信道序列中减去同步的同一最长移位 寄存器序列，可还原为原数字序列。
数字通信原理与技术
4.3.2. 扰码和解扰的原理
加扰技术：不用增加多余度而搅乱信号，改变数字信 号统计特性，使其近似于白噪声统计特性的一种技术。 这种技术的基础是建立在反馈移存器序列（或伪随机 序列）理论之上的。 采用加扰技术的通信系统组成原理如图所示。
数字通信原理与技术
通信原理第4章 数字基带传输
2020/1/25
第4章 数字基带传输
16
4.3 数字基带传输系统及码间干扰
数字基带传输系统模化为
其中
d(t) bk (t kTs )
k
H( f ) HT ( f )HC ( f )HR ( f )
h(t) F 1[H ( f )] H ( f )e j2 ft df
14
4.2 数字基带信号的功率谱分析
【例4-2】试分析下图a）所示双极性全占空矩形脉冲序列 的功率谱。设“１”、“0”等概。
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第4章 数字基带传输
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4.2 数字基带信号的功率谱分析
AMI码数字基带信号如下图（a）所示，“1”、“0”等 概，则其功率谱表达式为 P( f ) A2Ts Sa2 ( fTs ) sin2 ( fTs )
y(t) bk h(t kTs ) nR (t) k
研究表明，影响系统正确接收的 因素有两个： ① 码间干扰（Inter-Symbol
Interference—ISI）
② 信道中的噪声
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第4章 数字基带传输
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4.3 数字基带传输系统及码间干扰
2020/1/25
第4章 数字基带传输
1
第4章 数字基带传输
将输入数字信号 变换成适合信道 传输的信号
低通型 信道
滤除噪声和 校正信道引 起的失真
输入
a
码型
发送
变换 b 滤波器
信道
c
定时脉冲
噪声 n(t)
接收 d
滤波器
取样 判决
《数字通信原理（第三版）》教材课后习题答案
《数字通信原理（第三版）》教材课后习题答案《数字通信原理》习题解答第1章概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。
1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作⽤是什么?画出话⾳信号的基带传输系统模型。
答：信源编码的作⽤把模拟信号变换成数字信号，即完成模/ 数变换的任务。
信源解码的作⽤把数字信号还原为模拟信号，即完成数/ 模变换的任务。
话⾳信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些?答：数字通信的特点是：（1）抗⼲扰性强，⽆噪声积累；（2）便于加密处理；（3）采⽤时分复⽤实现多路通信；（4）设备便于集成化、微型化；（5）占⽤信道频带较宽。
1-4 为什么说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值( 通常取⼆个幅值) ，在传输过程中受到噪声⼲扰，当信噪⽐还没有恶化到⼀定程度时，即在适当的距离，采⽤再⽣的⽅法，再⽣成已消除噪声⼲扰的原发送信号，所以说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累。
1-5 设数字信号码元时间长度为1s ，如采⽤四电平传输，求信息传输速率及符号速率。
答：符号速率为N11106 Bd码元时间10 6信息传输速率为R N log2 M 106 log 2 4 2 106 bit / s2Mbit / s1-6 接上例，若传输过程中 2 秒误 1 个⽐特，求误码率。
答：P e 发⽣误码个数 (n)12.5 107传输总码元 ( N ) 2 21061-7 假设数字通信系统的频带宽度为1024 kHz ，可传输 2048kbit / s 的⽐特率，试问其频带利⽤率为多少 bit / s / Hz ?答：频带利⽤率为信息传输速率204810 3（ bit / s / Hz)10242bit / s/ Hz频带宽度10 31-8 数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术⽬前正向着以下⼏个⽅向发展：⼩型化、智能化，数字处理技术的开发应⽤，⽤户数字化和⾼速⼤容量等。
通信原理第四章题库总合
填空题1.采用非均匀量化的主要原因是：改善________量化信噪比：________系统平均量化信噪比。
2.PCM方式的模拟信号数字化要经过____________________、___________________、_________三个过程。
3.将模拟信号数字化传输的基本方法有__________和__________两种。
4.在模拟信号转化为数字信号的过程中，抽样过程是为了实现_______的离散，量化过程是为了实现________的离散。
5.一个模拟信号在经过抽样后其信号属于_______信号，在经过量化后其信号属于________信号。
6.量化是将幅值_______的信号变换为幅值_________的信号。
7.PCM30/32基群帧结构中，TS0时隙主要用于传输_______信号，TS16时隙主要用于传输________信号。
8.设某样值为—2048△，则A律13折线8位码为_______，译码后输出的样值为__________。
9.若一低通信号m(t)的频带范围为0-108kHZ，则可以无失真恢复信号的最小采样频率为：_________。
10.改善弱信号的量化信噪比，通常可用_____________技术。
11.增量调制中为防止出现过在现象，必须满足______________________。
12.设输入信号抽样值为-131个量化单位，则其A律13折线编码输出码组为________。
13.在PCM30/32系统中，其信息传输速率为______________________。
14.在简单增量调制系统中，当信号实际斜率超过最大跟踪斜率时，将会造成______________。
15.电话采用的A律13折线8位非线性码的性能相当于编线性码位数为________。
16.当采用A律13折线进行非均匀量化时，其中第2、8段的量化信噪比改善量分别为 dB、 dB。
17.实际中，非均匀量化的方法是：将抽样值通过__________再进行_________。
《数字通信基础》第4章答案
4-1 已知线性调制信号表示式如下： (1) cos t cos c t (2) (1 0.5sin t ) cos c t 式中， c 6 。试分别划出它们的波形图和频谱图。 [解] (1) 波形图：
频谱图：
S()
/2
c
c
c +
c
4-7 设某信道具有均匀的双边噪声功率谱密度 Pn ( f ) =0.5103W/Hz， 在该信道中传输抑制
载波的双边带信号，并设调制信号 m(t ) 的频带限制在 5kHz，而载波为 100kHz，已调信号 的功率为 10kW。若接收机的输入信号在加至解调器之前，先经过带宽为 10kHz 的一理想带 通滤波器滤波，试问： (1) 该理想带通滤波器的中心频率为多大？ (2) 解调器输入端的信噪功率比为多少？ (3) 解调器输出端的信噪功率比为多少？ (4) 求出解调器输出端的噪声功率谱密度，并用图形表示出来。 [解] (1) 该理想带通滤波器的中心频率为 100kHz。 (2)
Si 10 103 (W)， N i n0 B 2 0.5 103 10 103 10 (W)。所以，
Si 10000 1000 。 Ni 10
(3) 因为抑制载波的双边带调制的信噪比增益 G 2 ，所以
So S G i 2 1000 2000 。 No Ni
接收机输入信号功率
1 2 1 m (t ) Pm (t )df 2 2 fm n f 1 2 m df 0 2 2 fm 1 nm f m 4 1 （2）输出信号为 mout (t ) m(t ) ，所以输出信号功率 2 1 2 1 PSout m (t ) nm f m 4 8 Psin
通信原理 第四章 模拟信号的数字化
8 7 6
12
11 10
1100
1011 1010 1001
段落码 c2 c3 c4
111 110 101
9
8
7 6 5
1000
0111 0110 0101
5
4 3 2
100
011 010 001
4
3 2 1
0100
0011 0010 0001
1
000
0
0000
18
4.4.3 PCM系统的量化噪声
2 b 2 mi a i 1 mi 1 M
式中，sk为信号的抽样值，即s(kT) sq为量化信号值，即sq(kT) f(sk)为信号抽样值sk的概率密度 E表示求统计平均值 M为量化电平数 mi a iv
q i a i v
v 2
求信号sk的平均功率 ：
S E ( s k ) s k f ( s k )dsk
S / Nq 22(B/fH )
上式表明，PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽 B按指数规律增长。
19
4.5 差分脉冲编码调制
4.5.1差分脉冲编码调制(DPCM)的原理
线性预测基本原理
线性预测 利用前面的几个抽样值的线性组合来预测当前的抽样值 预测误差 当前抽样值和预测值之差 由于相邻抽样值之间的相关性，预测值和抽样值很接近，即误 差的取值范围较小。 对较小的误差值编码，可以降低比特率。
正极性
负极性
折叠二进制码的特点： 有映像关系，最高位可以表示极性，使编码电路简化； 误码对小电压影响小，可减小语音信号平均量化噪声。
17
13折线法中采用的折叠码
通信原理(张会生)课后习题答案
思考题1-1 什么是通信？常见的通信方式有哪些？1-2 通信系统是如何分类的？1-3 何谓数字通信？数字通信的优缺点是什么？1-4 试画出模拟通信系统的模型，并简要说明各部分的作用。
1-5 试画出数字通信系统的一般模型，并简要说明各部分的作用。
1-6 衡量通信系统的主要性能指标是什么？对于数字通信具体用什么来表述？1-7 何谓码元速率?何谓信息速率?它们之间的关系如何?习题1-1 设英文字母E出现的概率=0.105，X出现的概率为＝0.002，试求E和X的信息量各为多少？1-2 某信源的符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，试求该信息源输出符号的平均信息量。
1-3 设一数字传输系统传送二进制信号，码元速率RB2=2400B，试求该系统的信息速率Rb2=？若该系统改为传送16进制信号，码元速率不变，则此时的系统信息速率为多少？1-4 已知某数字传输系统传送八进制信号，信息速率为3600b/s，试问码元速率应为多少？1-5 已知二进制信号的传输速率为4800b/s，试问变换成四进制和八进制数字信号时的传输速率各为多少（码元速率不变）？1-6 已知某系统的码元速率为3600kB，接收端在l小时内共收到1296个错误码元，试求系统的误码率=？1-7 已知某四进制数字信号传输系统的信息速率为2400b/s，接收端在0.5小时内共收到216个错误码元，试计算该系统=？l-8 在强干扰环境下，某电台在5分钟内共接收到正确信息量为355Mb，假定系统信息速率为1200kb/s。
（l）试问系统误信率=？（2）若具体指出系统所传数字信号为四进制信号，值是否改变？为什么？（3）若假定信号为四进制信号，系统传输速率为1200kB，则＝？习题答案第一章习题答案1-1 解：1-2 解：1-3 解：1-4 解：1-5 解：1-6 解：1-7 解：1-8 解：思考题2-1 什么是狭义信道？什么是广义信道？（答案）2-2 在广义信道中，什么是调制信道？什么是编码信道？2-3 试画出调制信道模型和二进制无记忆编码信道模型。
第四章 第二代移动通信系统
第四章第二代移动通信系统自上世纪90年代以来，以数字技术为主体的第二代移动通信系统得到了极大的发展，短短的十年，其用户就超过了十亿。
在中国，以GSM为主，IS-95CDMA为辅的第二代移动通信系统只用了十年的时间，就发展了近2.8亿用户，并超过固定电话用户数，成为世界上最大的移动经营网络。
任何一类数字式语音信号在无线环境中传播存在三个挑战:1.选择低速率编码方式, 以适应有限带宽的要求;2.选择有效的编码方式降低误码率, 以适应恶劣的传播环境;3.选择有效的调制方式和平滑的包络特性, 以减少杂散辐射.下面，我们将概述GSM和CDMA系统的特性、信令、系统制式等方面的知识。
第一节第二代数字移动通信系统的特性一、时分多址（TDMA）系统特性GSM系统采用时分多址（TDMA）技术，这种技术在频率时间关系上形成一个矩阵，而每一信道对应于其频率时间矩阵上的一个点，在基站系统的控制和分配下，可为任一移动用户提供电话或非话数据业务。
TDMA系统具有如下特性：1）每载波多路。
TDMA系统是一个时分复用系统，如GSM数字系统中每载波含8个时隙，即8个业务信道。
随着技术的发展，半速率业务信道的出现使其设计能力还可翻一倍。
2）突发脉冲序列传输。
移动台信号功率的发射是不连续的，仅在规定的时隙内发射脉冲序列；或者说，在任何给定的瞬间，占有同一载频而进行通话中的移动台仅有一台在发射信号。
3）传输速率和自适应均衡。
TDMA系统中，如果每载波含有的时隙多，则频率间隔宽，传输速率高。
当码元持续时间与时延扩展量相当时，务必采用自适应均衡技术。
例如当GSM系统传输速率达271kbit/s时，二进制射频数字调制方式码元宽度为3.7μs。
而城市移动通信的时延扩展通常是3μs，郊区为0.3μs。
随着小区半径扩大和地形地物等因素还有可能增大时延扩展量，因此在GSM系统中采用了自适应均衡器，以获得16μs的抗时延扩展能力。
4）传输开销大。
TDMA系统分成时隙传输，使得收信机在每一突发脉冲序列上都需要重新获得同步。
第四章 模拟信号的数字化(通信原理)讲解
均匀抽样定理
s s ns ,
n
s
2
T
T
Ms
1
2
M
s
2 T
2H时, 即
1 T
2
f
，
H
M 周期性地
重复而不重叠.
1 T
M
n
8
低通模拟信号的抽样
通常是在等间隔T上抽样 理论上，抽样过程 ＝ 周期性单位冲激脉冲
模拟信号 实际上，抽样过程 ＝ 周期性单位窄脉冲
模拟信号
9
低通模拟信号的抽样
均匀抽样定理
一个频带限制在(0, fH)内的时间连续信号m(t)，如 果以 T 1/2fH 秒的间隔对它进行等间隔抽样(即在 信号最高频率分量的每一个周期内至少抽样两次)， 则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。
s ( )
10B
4B 2B 0 2B 4B
10B
Ms ( )
10B
4B 2B 0 2B 4B
10B
fs = 2B
s ( )
10B
4B 2B 0 2B 4B
10B
Ms ( )
10B
4B 2B 0
2B
4B
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10B
带通型连续信号的抽样速率
fH = nB+kB, 0 k < 1, n为小于 fH / B 的最大整数
ns
1
M
T n
ns
数字移动通信第04章 数字调制技术-1
数字调制的性能常用功率效率 p（Power Efficiency）和 带宽效率B（Spectral Efficiency）来衡量。功率效率 p
反映调制技术在低功率情况下保持数字信号正确传送的 能力，可表述成在接收机端特定的误码概率下，每比特 的信号能量与噪声功率谱密度之比：
p
Eb N0
数字移动通信
Digital Mobile Communication
数字移动通信
Digital Mobile Communication
数字移动通信
第四章
数字调制技术
本节讲述的主要内容
4.1 数字调制技术基础 4.2 线性调制技术 4.3 恒包络调制技术 4.4 线性和恒包络相结合的调制技术
4.1 数字调制技术基础
LPF
输入数据 Rb
串并 转换
本振
Σ
BPF
90 0
LPF
Rb /2
QPSK 信号
一、正交四相移相键控（QPSK）
相干QPSK接收机结构如图所示
接收信号 BPF
LPF
判决
电路
载波恢复 电路
符号 时序 恢复
复用
恢复电路
90 0
LPF
判决 电路
一、正交四相移相键控（QPSK）
在加性高斯白噪声情况下，QPSK的平均误码率为：
二、交错正交四相移相键控
+1 -1 +1 +1 -1 输入数据
I信道
+1 -1
-1 +1 -1 -1 +1
t
-1 -1
t
Q信道 +1 +1
+1
-1
t
《数字通信电子教案》第四章习题及其解
第四章数字信号的基带传输技术习题4-1 什么是基带信号? 常用的数字基带信号有哪些形式?它们各有什么特点?答：基带信号：由原始信源转换过来的信号：如经A/D模数转换后的PCM码组、ΔM序列；计算机、电传机等输出的数字信号；各业务领域涉及的测试、检测的数据等等。
频率低，甚至含直流。
常用的数字基带信号形式有：单极性归零、不归零码；双极性归零、不归零码；差分码；交替极性码(AMl)、三阶高密度双极性码(HDB3)。
各有什么特点：见书： 4.2.2数字基带信号常用的传输码型及其特点一节。
4-2 研究数字基带信号功率谱的目的是什么?答：通过频谱分析，我们可以了解信号的频带宽度、是否存在离散谱以确定能否从信号中提取定时信息，针对信号的频谱特点来选择相匹配的信道。
4-3 设二进制符号序列为101110010001110，画出其相应的单极性、双极性、单极性归零、双极性归零、二进制差分码的波形。
解：4-4 已知信息代码为1011000000000101，试确定相应的AMI码及HDB3码，并分别画出它们的波形图。
解：习题4-4图4-5 已知HDB3码为+10-1000-1+l000+1-1+1-100-1+10-1，试译出原信息代码。
解：①当收到两相邻的脉冲极性相同时，其中后一个必定是破坏点V码，这时将V码恢复为“0”码。
②由该V码前数第3个码，如果它不为“0”码，则表明是“补信码”B，将其改为“0”码。
③将V与B码去掉，即均改为“0”码后，得到AMI码，再进行全波整流，得到单极性码，即原码序列{a k}。
习题4-5图4-6什么是码间串扰?它是怎样产生的?会带来什么不好影响?答：码间串扰是仅与信道传输特性有关而与信道中的加性噪声无关的一种干扰。
码间串扰产生的原理：理论上，由于基带传输系统是低通限带系统，假定其传递特性()ωH的通频带在某一位置上截止，则它的冲激响应必定具有无限长的拖尾，从而在其他码元的取样时刻产生串扰。
通信原理部分答案完整版
通信原理部分答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】第一章绪论何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点：1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5.设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。
另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为4KHZ带宽，一路数字电话约占64KHZ。
数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。
其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力；加密与解密的功能是保证传输信息的安全；数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输；同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序，准确和可靠的工作。
1-10通信系统的主要性能指标是有哪些？通信系统的主要性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等。
其中有效性和可靠性是主要性能指标，在模拟通信系统有效性可用有效传输频带来度量，同样的消息用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度，数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。
第四章 DCS的通信系统
强。
调制（Modulate）和解调（Demodulate）用的设备称调制解 调器（MODEM）。
信 号 的 传 送 续
三 种 常 用 的 调 制 方 式
4 ( 1)
4 信号的传送(续2)
•数字数据的数字信号传送，
未调制：称基带信号，媒体的通频带全部被1路信号占 用；传输距离一般不超过1km。长距离使用可加中继器。 加调制：称宽带信号，频分多路复用；传输距离可达 10km。
4.3.2 奇偶校验
奇偶校验码是一种最常见的检错码，它分为垂直奇 （偶）校验(如RS232中的校验方式)、水平奇（偶）校验与 水平垂直奇（偶）校验（即方阵码）。奇偶校验方法简单， 但检错能力差，一般只用于通信要求较低的环境。 奇校验： 偶校验： D0 D1 D2…… DN DC =1 D0 D1 D2…… DN DC =0
9 传输介质(续2)
C 空间：
短波：108 Hz ,如一种数传电台可传送9600波特率的 信号。 微波：109-1010 Hz。远距离通讯。
红外：1014-1015Hz。近距离通讯。
10 网络的拓扑结构
星形
树形
环形
总线型
互连形
工业控制网络中常用的是总线型、树形和环形
4.2 计算机通讯系统的构成
2 数据帧
帧 （Frame），是数据在网络上传输的基本单位。
同步帧和异步帧各举一例说明：
A、异步通讯的数据帧：
采用小帧结构。例如RS－232C 的帧格式：
起始位（0） 1位
数据位 5-8位
校验位 0-1位
结束位（1） 1-2位
例
在RS232中，待发送的数据是0111 0000B，采 用偶校验，1位停止位。则发送的数据帧是：
通信技术基础 第四章 数字编码技术
提高编码效率的角度出发，L的取值应尽量的小。例如，对26个英文字
母进行二进制编码时，Lmin=log226=4.7，因此可取L=5。 常用信息码有ASCII码、Morse码、BCD码等。 大连理工大学出版社
第4章 数字编码技术 4.1.2 语音编码
模拟信息的数字化原因：
由于数字通信在信号的传输质量、信号的处理等方面具
缺点：收发双方的压扩特性不易做得一致，且温度等因素的影响大。
大连理工大学出版社
第4章 数字编码技术
均匀量化存在的问题是： 小信号时信噪比太小，大信号时信噪比浪费。
非均匀量化的 均匀量化的 量化信噪比 量化信噪比
动态范围 动态范围 要求的量化 信噪比
大连理工大学出版社
信号电平
第4章 数字编码技术
3 编码(Coding) 用一组代码来表示每一个量化后的样值。量化以后每一个样值都
0
比较电平
取样值
取样值
c11 c1 c9 c8 c7 c5 c4 c3 c2 c1 c0
0
量化值
量 化 后 信 号 波 形
大连理工大学出版社
第4章 数字编码技术
量化可以有均匀量化和非均匀量化两种
均匀量化:各量化电平之间的间隔是固定的，这种量化被称为均匀量化；
均匀量化的量化噪声功率与量化台阶的平方成正比，出现话音弱时的 信噪比低、干扰大，而话音强时的信噪比高、干扰小的反常情况，
样信号的小样值部分被充分放大，
大样值部分被适当压缩。被压缩 的抽样信号虽然再经过均匀量化；
接收端相应增加非线性放大器 （扩张），以消除压缩带来的信 号失真：对小信号放大量小，对
大信号放大量大。
大连理工大学出版社
第4章 数字编码技术
现代数字通信技术 第四章 同步技术
4.1 概述
（3）帧同步（群同步） 帧（frame）,数字信号传输的一种基本单位。（例如， PCM30/32 体制的帧结构）。在一帧信号中，各路信号在 指定的时隙传送。接收端正确识别每一帧的起始时刻及各 路信号的时隙位置，并且产生相应的定时脉冲信号，被称 为帧同步。 （4）网同步 为保证通信网各点之间相互可靠地通信，在网内建立 一个统一的时间标准，被称为网同步。
4.3.2 自同步法
2. 包络检波法
（1）从中频已调信号中提取位同步信息
这种方法不需要先进行载波提取。和插入导频法中的 包络调制法不同的是，等幅PSK调制信号 由于带限信道 的作用，使得信号波形在码元相位变化时刻发生幅度 “平滑陷落”失真，因此包络中含有位同步信息。
4.3.2 自同步法
（2）从报头中提取位同步信息 这种方法用于时分多址数字卫星通信。报头为载波同步 信息和位同步信息，发射功率较大，而且报头宽度为码元宽 度整数倍
4.3.3 位同步性能指标
3.同步保持时间tc 从含有位同步信息的接收信号消失开始，到位同步提取 电路正常位同步信号中断止,越长越好。
4.同步带宽 位同步频率与码元速率之差。
4.4 帧同步
在多路信号组成的一帧信号中，加入一特殊标志，即 帧同步信号。 帧同步的任务是在位同步基础上，正确识别出帧起始位 置，进而确定出各路信号位置。要求： 1 正确建立同步概率要大，漏同步和假同步概率要小 2 捕获时间短 3 同步保持时间长 4 帧同步码长仅可能短 (1) 起止式同步法 早期电传机，微机RS232串口。
4.2 载波同步
一般有直接法（自同步法）和插入导频法（外同步 法）。具体实现方案与调制方式有关。 4.2.1 插入导频法 分为频域插入导频法和时域插入导频法。 （1）频域插入导频法 在抑制载波系统中，在已调信号频谱中，插入一较 低功率载频（正弦波）信号。接收端利用窄带滤波器提 取相干载波。有两个措施：
通信原理第四章2
对比图4.3.2可以看出，传 输过程中第4个码元发生 了误码。产生该误码的原 因之一是信道加性噪声， 之二是传输总特性（包括 收、发滤波器和信道的特 性）不理想引起的波形畸 变，使码元之间相互串扰， 从而产生码间干扰。
图43.2 数字基带传输系统各点波形 《通信原理课件》
4.3.2 基带传输系统的数学分析 传输过程中第4个码元发生了误码，产生 该误码的原因就是信道加性噪声和频率特性。 基带传输系统的数学模型如图所示：
（2）尾部衰减要快。
经整理后无码间串扰的条件为：
1(或常数) h(kT ) 0 k 0 k 0
可以找到很多能满足此条件的系统，例如
h(t) 1
-4T
-3T -2T
-T
0
T
2T
3T
4T
t
《通信原理课件》
能满足码间无串扰的传递函数H(ω)不止一个，如： ① 门传递函数的冲击响应： h(t ) Sa( t ) Ts h(t ) Sa 2 ( t ) ② 三角传递函数的冲击响应： Ts m ③ 宽门传递函数的冲击响应： h(t ) Sa( t ) Ts
0 k
j
0
k
0
R
0
k j
讨 论：
① r(t)的采样值有三项： (a) ak h(t0 )：有用信息项 (b) 码间串扰值 : 除第k个码元波形之外的所有其它码元 在采样时刻的代数和，由于 a n 是随机变量，码间串扰也 是一个随机变量。 (c) 加性噪声干扰值：随机干扰 ② 由于存在码间串扰和加性噪声，判别 r kTs t0 值是“0” 还是“1”，可能错判。 ③ 理想情况：是在无干扰下，r (kTs + t0 ) = ak h(t0 )> Vd Vd：判别门限
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第四章
数字传输体系及帧结构
三、PCM30/32路定时与同步系统
（2）PCM30/32路帧同步系统 同步捕捉方式：逐步位移捕捉方式； 帧同步码型与长度：码型为0011011,码型长度Ｌ＝7 覆盖区：3Ｌ－2，无伪帧同步码（称为单极点码组） 随机区：有可能出现伪帧同步码 对帧同步系统的要求： 同步性能稳定，抗干扰能力强； 同步识别效果好； 捕捉时间短； 电路简单；
（1）、开销的种类： ①再生段开销（RSOH） ②复用段开销（MSOH） ③高阶通道开销(HPOH) ④低阶通道开销(LPOH) 下面重点分析STM-1的开销 （2）、段开销概述
28
第四章
3、开销
数字传输体系及帧结构
（3）、再生段开销字节 1）帧定位：A1,A2 A1=11110110，A2=00101000，十六进制：A1=F6,A2=28 2）再生段踪迹：J0 接入点识别符，使再生段接收端确认与发送端是否处于持续的 连接状态。J0不符可引起踪迹识别符失配告警（TIM）。 3）再生段误码监视：B1 BIP-8：比特间插奇偶校验8位码，上一帧的所有比特参与校验， 校验块长度：9×270×8/8=2430（bit）,以8比特(1个字节)为 一组，设为： S i 7 , S i 6, S i 5,S i 4,S i 3, S i 2, S i 1, S i 0, i 1 ~ 2429
5
第四章
数字传输体系及帧结构
t
125us
三、PCM30/32路 CP 定时与同步系统
3 .9 us CH 1 CH 2 C H 30 TS 0
TS 16
t t
t t t
6
第四章
数字传输体系及帧结构
三、PCM30/32路定时与同步系统
收端定时提取：
均衡 放大 全 波 整 流 调 谐 放 大 移 相 整 形 判决 再生
2
2
第四章
数字传输体系及帧结构
二、PCM30/32路系统时分多路复用系统的构成
单路编译码系统
定时系统 数据 1 低 A/D 通 2/4 汇总 2 30 数据 信令 低 通 D/A 1 2 30 帧码检出 收定时 分离 码反 变换 再生 帧同步码产生
信令 码型 变换
3
第四章
数字传输体系及帧结构
三、PCM30/32路定时与同步系统
第二组 212比特 插入标志
213 214 215 216 217 ┅ 信息 424
20
C11
C21 C31
C41
52 4 208
第四章
数字传输体系及帧结构
4、30/32路系统二次群异步复接的帧结构
第三组 212比特 插入标志
425 426 427 428 429 ┅ 信息 636
C12
C22 C32
4个2112kb/s支路信号 码速恢复：码速变换的反变换 2.112kb/s
8448 kb/s
2048kb/s
19
第四章
数字传输体系及帧结构
4、30/32路系统二次群异步复接的帧结构
二次群帧结构
第一组 212比特 帧同步码
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
信息
┅ 212
F11 F21 F31 F41 F12 F22 F32 F42 F13 F23 F33 F43 50 4 200
收端定时系统与发端定时系统的主要区别就是：收端有定时提取过程 （2）PCM30/32路帧同步系统 位同步的作用：解决收发时钟同频、同相问题 帧同步的作用：解决收端正确分路问题
7
第四章
数字传输体系及帧结构
三、PCM30/32路定时与同步系统
（2）PCM30/32路帧同步系统 PCM30/32路系统帧同步实现方法：集中插入方式，码型为0011011 假失步：由于帧同步码误码造成的失步 假同步：由于信号流中出现帧同步码所产生的同步 前方保护：为了防止假失步，引用前方保护计数器 后方保护：为了防止假同步，引用后方保护计数器 前方保护时间：从第一个帧同步码丢失到确认失步， T前=（m-1）TS，(TS=250us,为两帧的时间)，ITU-T建议 规定，m=3-4,是前方保护计数 后方保护时间：从捕捉到第一个同步码到确认同步 T后=（n-1）TS，ITU-T建议规定，n=2,是后方保护计数。 即若N(偶帧)有帧同步码；N+1（奇帧）无帧同步码（TS0 的bit2=1）；N+2(偶帧)有帧同步码；则判为同步。
码速变换前支路子帧长度：125us，256bit 码速变换后支路子帧长度：125us，264bit(2112kb/s×125us) 每支路每子帧(125us)插入：8bit (264-256) 平均每32bit插入1bit
15
第四章
数字传输体系及帧结构
2、同步复接
16
第四章
2、同步复接
数字传输体系及帧结构
（3）管理单元指针（AU-PTR）区域。帧结构第4行左边的 9×N列分配给指针用，对于STM-1有9byte(72bit)管理单元指针 用来指示信息净负荷的第一个字节在STM-N帧中的准确位臵，可 以使SDH在准同步环境中完成复用同步和STM-N信号的帧定位。
27
第四章
3、开销
数字传输体系及帧结构
时钟的频率上，将低次群信号按位或按字（按路）进行复用，形成高速 的高次群信号，复接过程需要进行码速变换，无需进行码速调整。
发送端：码速变换、同步复接；
接收端：码速恢复、同步分接 码速变换：对于一次群（基群）复接成二次群需要加入帧同步码、告警、
勤务等码，因此需要码速变换，即
2048kb/s
2112kb/s
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第四章
数字传输体系及帧结构
1、数字复接的基本概念
13
第四章
数字传输体系及帧结构
1、数字复接的基本概念
数字复接系统方框图 定 时 同 步 定 时
外时钟
低 1 次 2 群 3 4
调 整
复 接
高次群
分 接
恢 复
1 2 3 4
低 次 群
14
第四章
数字传输体系及帧结构
2、同步复接
几个低次群共用一个高稳定的主时钟，使低次群的比特率统一在主
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第四章
数字传输体系及帧结构
三、PCM30/32路定时与同步系统
（2）PCM30/32路帧同步系统
1 1 0
1 1 0
DQ Q
0
帧同步码检测电路
10
第四章
数字传输体系及帧结构
四、准同步数字体系（PDH）
国际上有两大体系的准同步数字体系： PCM30/32路系统和PCM24系统
11
第四章
数字传输体系及帧结构
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第四章
数字传输体系及帧结构
T1
HDB3/ NRZ+C K
T1 ( NRZ )
CKW1
8 分 频
1 2 . . 8
CKR1
8 分 频
5、30/32路系统 二次群异步复接与分接
弹性存储器
T2 '
PD CK1
由8个D 触发器构成
T3 '
2.112MHz
定 时
JE1 JE 4 JE3 JE 2
插入标志编码
同步复接：在主时钟的统一控制下，将码速变换后的支路信号、帧同步码、 告警和勤务信号进行复接 码速恢复：码速变换的反变换 同步分接：同步复接的逆变换。
2112kb/s
2048kb/s
3、异步复接
各低次群使用自己独立的时钟，将低次群信号按位或按字（按路）进行 复用，形成高速的高次群信号，复接过程需要先进行码速调整，使各低次群 相互同步，再进行复接。 发送端：码速调整、异步复接 接收端：码速恢复、异步分接 码速调整：码速调整分正码速调整、正/负码速调整、正/零/负码速调整，
T4 '
T1 '
合成 NRZ /HDB3
二次群复接
主时钟 8.448MHz
告警 同步
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第四章
数字传输体系及帧结构
8 分 频
HDB3 / NRZ
帧 同 步
1 2 . . 8
8 分 频
PD F VCO
NRZ/ HDB3
定 时
消 CKW1 插
CKW2
CKW3
6、30/32路系统 二次群异步复接与分接
CKW4
（1）定时系统 群路编译码： 主时钟：2048kHz 位脉冲：编码、译码 路脉冲：取样、分路 TS0时隙脉冲：对应于TS0时隙的脉冲，用于帧同步码、告警信号插入和 分离 TS16时隙脉冲：对应于TS16时隙的脉冲，用于信令信号、复帧告警信号 插入和分离 复帧脉冲：用来传输复帧同步码、复帧失步对告和标志信号， 频率为0.5kHz，共16相F0、F1……F15,脉宽125us
1、数字复接的基本概念
数字复接就是将几个低次群信号按位或按字（按路）进行复用，形 成高速的高次群信号。 数字复接实现方法：按位复接、按字复接 按位复接：按位复接是每次复接各低次群的1比特，形成高次群。 按字复接：按字复接是每次复接各低次群的8比特，形成高次群。 （也叫按路复接） 目前PCM高次群复接常采用按位复接。 按位复接的优点是要求电路存储容量小，缺点是破坏了字节的完整 性，不利于信号处理和交换；按字复接的优点是利于信号处理和交换， 缺点是要求存储容量大，这一缺点在目前看来已经不太明显。 数字复接方法可分为：同步复接和异步复接。PCM常用异步复接。
告 警
二次群分接
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第四章
五、SDH帧结构
数字传输体系及帧结构
1、同步传输模块（STM）的速率等级
STM-0：51.840 STM-1:155.520 STM-4:622.080 STM-16:2488.320 STM-64:9953.280 STM-256:39813.120 (Mbit/s)